[发明专利]一种近断层加速度脉冲识别方法、存储介质及计算机设备

说明书

本发明属于地震动信号分析领域，公开了一种近断层加速度脉冲识别方法、存储介质及计算机设备。分两步进行：首先，采用移动平均法滤除原始速度记录中的高频成分，提取出速度脉冲；然后使用峰点法，确定脉冲起始时刻和终止时刻，计算出速度脉冲能量，并由该能量判别原始速度记录是否包含典型速度脉冲。其次，根据速度脉冲起始时刻和终止时刻截取原始加速度记录，得到加速度局部序列；计算该序列中最大半周期脉冲能量，并由该能量与序列总能量之比作为加速度脉冲的自动化识别指标。本发明提出了一种基于最大半周期脉冲能量的加速度脉冲自动化识别指标，在精细化地震动输入、满足近断层工程结构的抗震设计标准方面具有重要工程应用价值。

技术领域

本发明属于地震监测技术领域，尤其涉及一种近断层加速度脉冲识别方法、存储介质及计算机设备。

背景技术

目前，相比远场地震动，近场地震动通常会导致结构发生更严重的损坏。由于前向方向性和走滑效应，近场地震动通常具有明显强脉冲特性，这种特性一般可以在速度时程中观察到(KalkanKunnath,2006)。在过去二十年中，近断层脉冲地震动已成为地震学和地震工程中的一个活跃的研究课题。在地震工程领域，大量学者已经开展脉冲状地震动对各种土木结构的破坏性影响研究，包括理想化的单(多)自由度系统,地震基础隔震结构，桥梁结构,以及一些其他特殊结构或结构元素。

在过去十几年中，部分学者已经提出几种量化识别脉冲的方法。例如：(a)基于小波分析理论、(b)基于能量法以及(c)其他方法。

但是这些研究主要集中于速度脉冲的两个方面，即结构性能评估和脉冲状地面运动特性。然而，速度脉冲可以在附加特征方面进一步区分，例如明显的加速度脉冲(acc-pulse)或连续的高频单侧加速度尖峰脉冲(non-acc-pulse)。

根据1984年摩根希尔和1989年洛马普列塔地震期间记录的两个地震动分量。通过目视观察速度时程可以检测它们的脉冲状特征。然而，这两个速度脉冲是两个不同加速度序列对时间积分的结果。对于MorganHill记录，在视觉上可以看出明显加速度脉冲；而对于LomaPrieta记录，没有检测到明确的加速度脉冲。两类速度脉冲可能对结构响应、抗震设计以及评估实践产生不同的影响。从局部加速度脉冲积分而来的速度脉冲对于大多数结构可能更有意义，而非加速度脉冲产生的速度脉冲仅考虑对长期结构(高于4s)的影响。正如Vassiliou和Makris(2011)强调的那样，目前尚未对不同特征的速度脉冲进行自动化识别，这阻碍了近断层情况下针对基于性能的地震工程的更精细框架的进一步发展。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术无法对不同特征的速度脉冲进行自动化识别，阻碍了精细化地震动输入的进一步发展。

解决以上问题及缺陷的难度为：目前国内外并没有加速度脉冲识别方法，本方法基于移动平均法首次提出加速度脉冲自动化识别方法。

解决以上问题及缺陷的意义为：加速度和非加速度脉冲会对结构响应、抗震设计以及评估实践产生不同的影响，而非加速度脉冲产生的速度脉冲仅考虑对长期结构(高于4s)的影响，从局部加速度脉冲积分而来的速度脉冲对于大多数结构的抗震设防更有意义。本方法在精细化地震动输入、满足近断层工程结构的抗震设计标准方面具有重要工程应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种近断层加速度脉冲识别方法、存储介质及计算机设备。

本发明是这样实现的，一种近断层加速度脉冲识别方法包括：

步骤一，采用移动平均法(MAM)滤除原始速度记录的高频成分，提取出速度脉冲；

步骤二，对提取的脉冲使用峰点法(PPM)，确定脉冲起始时刻和终止时刻；

步骤三，根据脉冲起始时刻和终止时刻，计算速度脉冲的相对能量(PI_v)。将PI_v与脉冲阈值水平进行比较，判断原始记录是否含有典型速度脉冲；